Methanol-to-Gasoline – ein neuer Kraftstoff mit Potenzial

Forschung bestätigt Drop-in-Fähigkeit für Neu- und Bestandsfahrzeuge

Testfahrzeuge im Forschungsprojekt C3-Mobility im Aldenhoven Testing Center. (Bildquelle: FEV)

Methanol-to-Gasoline (MtG) hat das Potenzial, ein klimaneutraler und qualitativ hochwertiger Kraftstoff der Zukunft zu werden und mineralölbasierte Ottokraftstoffe zu ersetzen. In Mischungen mit 10 % Bio-Ethanol (MtG E10) oder 15 % 2-Butanol (MtG 2-Bu15) ist Methanol-to-Gasoline konform mit der Norm EN 228 für Ottokraftstoffe und daher sowohl für neu zugelassene als auch Bestandsfahrzeuge geeignet. In No-Harm-Tests auf Prüfständen und in Demonstrationsfahrzeugen entstanden keine Unverträglichkeiten der Kraftstoffe mit Dichtungsmaterialien und Motorbauteilen, so dass ein hohes Potenzial zur Drop-in-Fähigkeit besteht. Sofern die Rohstoffe für die Herstellung von Methanol und Ethanol nachhaltig erzeugt werden, können Fahrzeuge mit MtG E10- bzw. MtG 2-Bu15-Kraftstoffen sogar treibhausgasneutral fahren. Die Schadstoffemissionen waren durchweg geringer oder zumindest gleichauf mit dem mineralölbasierten Referenzkraftstoff. Neben diesen gab es zahlreiche weitere neue Erkenntnisse in dem Verbundprojekt C3-Mobility, an dem rund 30 Partner aus Hochschulen, Forschungsinstitutionen und Industrie mitgewirkt haben.

Die Materialuntersuchungen im Verbundprojekt hat die TEC4FUELS GmbH (https://www.tec4fuels.com) durchgeführt. Die üblicherweise verwendeten Elastomere und Kunststoffe von Fahrzeugkomponenten wurden in den zu untersuchenden Kraftstoffen und Mischungen sowie in einem Vergleichskraftstoff über einen Zeitraum von 5 bis 9 Monaten eingelagert. Neben Ethanol kam auch der Alkohol 2-Butanol als Beimischung zu MtG infrage. Dabei traten keine Auffälligkeiten auf. Ergänzend führte TEC4FUELS in einem Hardware-in-the-Loop-(HiL)-Testaufbau Untersuchungen unter forcierten Bedingungen durch. Der HiL-Testaufbau enthielt alle Bauteile des Kraftstoffsystems vom Tank bis zum Injektor. Sie wurden über einen Zeitraum von 500 Stunden von einem Testkraftstoff durchströmt und mussten dabei hohen Belastungen standhalten. Im Testaufbau konnten mehrere Kraftstoffe beziehungsweise Kraftstoffsysteme parallel gefahren werden. Synthetisch hergestelltes MtG hatte weder als frischer noch als künstlich gealterter Kraftstoff unerwünschte Einflüsse auf das kraftstoffführende System. Die Prüfungen zeigten, dass die untersuchten Injektoren, Hochdruckpumpen sowie Rails und Schläuche von keinem der untersuchten Kraftstoffe in ihrer Funktion beeinträchtigt wurden.

Weitere anwendungstechnische Fragen zur Mischbarkeit und zum Alterungsverhalten von MtG-Kraftstoffen hat die OWI Science for Fuels gGmbH (https://www.owi-aachen.de) in C3-Mobility untersucht. Dafür setzte OWI sowohl genormte als auch mit selbst entwickelte wissenschaftliche Prüfverfahren ein, wie den BigOxy- und den Tiegel-Prüfstand. Dabei zeigte sich, dass die Eigenschaften des MtG vergleichbar sind mit denen eines konventionellen Ottokraftstoffs. Auch das Verhalten bei der Alterung ist vergleichbar, und mit passender Additivierung ist MtG aus chemischer Sicht ohne Probleme in der aktuellen Anwendungstechnik einsetzbar. Insbesondere die MtG E10- und MtG 2-Bu15-Mischungen waren normgerecht, zeigten keine unerwünschten Mischungseffekte und hatten ein mit mineralölbasierten Ottokraftstoffen vergleichbares Alterungsverhalten. Aus der Sicht von OWI und TEC4FUELS eignen sich die beiden Mischungen daher als Drop-in-Kraftstoffe für Bestands- und Neufahrzeuge mit Ottomotor.

Das dieser Veröffentlichung zugrundeliegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK; vorher BMWi) unter dem Förderkennzeichen 19I18006 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

Die OWI Science for Fuels gGmbH ist eine unabhängige und gemeinnützige Forschungseinrichtung. In Zusammenarbeit mit Partnern aus Industrie und Forschung forscht und entwickelt OWI Konzepte und Technologien auf den Gebieten der energieeffizienten Nutzung flüssiger konventioneller und alternativer Brenn- und Kraftstoffe sowie innovativer Effizienztechnologien. Das Ziel sind technisch ausgereifte, treibhausgas- und emissionsarme Lösungen für die Wärmeerzeugung und Mobilität von Morgen. OWI ist ein An-Institut der RWTH Aachen und versteht sich als Mittler zwischen Grundlagenforschung und Anwendung. Im Rahmen des Technologietransfers bearbeitet OWI sowohl aus öffentlichen Fördermitteln finanzierte Projekte als auch industrielle Forschungsaufträge. Zu den Kunden gehören beispielsweise Hersteller von Haushaltsheizungen, Unternehmen der Automobilzulieferindustrie, der Mineralölwirtschaft und der Thermoprozesstechnik.

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